การขยายตัวเร่งของจักรวาลขัดแย้งกับกฎของฮับเบิลหรือไม่?

กฎของฮับเบิลนั้นให้ความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงระหว่างระยะทางกับกาแลคซีและความเร็วในการกู้คืน

การสังเกตการณ์ของซุปเปอร์โนวาประเภท 1a ที่อยู่ห่างไกลแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงสีแดงของพวกมัน (และความเร็วในการเคลื่อนที่ของพวกมัน) ต่ำกว่าที่คาดหมายซึ่งหมายความว่าอัตราการขยายตัวของเอกภพในอดีตนั้นต่ำลง

อย่างไรก็ตามนี่ไม่ได้หมายความว่ากฎหมายของฮับเบิลใช้สำหรับระยะทางสั้น ๆ เท่านั้นเนื่องจากในระยะทางที่ไกลมากความเร็วของการ recessional ต่อระยะทางจะไม่เป็นเส้นตรง (เนื่องจากฉันพยายามแสดงกราฟในกราฟด้านล่าง)

กฎหมายของฮับเบิลนั้นลึกซึ้งกว่าที่คุณคิดและการขยายตัวเล็กน้อยไม่ว่าการเร่งความเร็วหรือการชะลอตัวไม่ได้ทำให้โมฆะ

ระยะทางและความเร็วที่ควรจะใช้มีค่าของพวกเขาในขณะนี้ สิ่งเหล่านี้เรียกว่าระยะทางและความเร็วที่เหมาะสมตามลำดับ ในรูปแบบของกฎหมายฮับเบิลนั้นใช้งานได้ดีโดยมีหลักการว่าด้วยจักรวาลวิทยา - ว่าจักรวาลนั้นมีอยู่ทุกหนทุกแห่งและเป็นเอกเทศ - พอใจ ปัญหาเกี่ยวกับการที่เป็นที่ค่าความเร็วภาวะเศรษฐกิจถดถอยหรือระยะทางที่เราจะวัดเป็นค่าที่กาแลคซีที่มีในขณะนี้

ดังนั้นพล็อตเรื่องความเร็วในการ recessional เมื่อเทียบกับระยะทางโดยประมาณนั้นจะไม่เป็นเส้นตรงเนื่องจากเราอยู่ไกลพอที่แสงจะใช้เวลาเพียงเศษเสี้ยวของชีวิตของเอกภพในการเดินทางมาหาเรา ความโค้งของเส้นสามารถใช้ในการประมาณค่าพารามิเตอร์ทางดาราศาสตร์และนี่คือสิ่งที่ได้ทำกับข้อมูลซูเปอร์โนวา Type Ia ที่คุณอ้างถึง

กฎหมายฮับเบิลจะช่วยให้ความเร็วของกาแล็คซี่ที่ห่างไกลในขณะนี้ กาแลคซีในระยะไกล$d$ ลดความเร็ว $v = H_0\,d$ ตอนนี้$^\dagger$.

อย่างไรก็ตามความสัมพันธ์ระหว่าง $d$และredshift - ซึ่งเป็นปริมาณที่เราสังเกต - เป็นฟังก์ชันที่ไม่สำคัญของประวัติศาสตร์การขยายตัวของเอกภพซึ่งได้มาจากการรวมปัจจัยระดับสเกล (ผกผัน) เมื่อเวลาผ่านไปซึ่งขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของสสาร และพลังงานมืด

การเปรียบเทียบ

วาดจุดบนแถบยางจับปลายด้านหนึ่งแล้วปล่อยให้เพื่อนของคุณเดินไปด้วยปลายอีกด้าน ไม่สำคัญว่าเพื่อนของคุณจะเปลี่ยนจังหวะหรืออาจหยุดและเดินเข้าหาคุณซักพักจากนั้นก็เริ่มวิ่งหนีคุณ ณ เวลาใด ๆ ความเร็วของจุดที่กำหนดด้วยความเคารพต่อคุณเป็นเพียงสัดส่วนกับระยะทางจากคุณ

$^\dagger$_{การพูดอย่างเคร่งครัดนี่เป็นเรื่องจริงหากสมมติฐานของเราเป็นจริงว่าอัตราการขยายตัวของเอกภพนั้นเท่ากันทุกตำแหน่งซึ่งเป็นข้อพิสูจน์ของหลักการจักรวาลวิทยา (นั่นคือเอกภพเป็นเอกพันธ์และ isotropic)}